美國乙烷產(chǎn)量增加為乙烯產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展帶來機遇

楊延飛

（中國石油化工集團公司生產(chǎn)經(jīng)營管理部，北京100728）

進入21世紀(jì)以來，美國頁巖開發(fā)的迅猛發(fā)展，使頁巖氣產(chǎn)量出現(xiàn)跳躍式增長，與之相伴的天然氣液產(chǎn)量也大幅增加。于是，在美國及世界范圍內(nèi)，以乙烷為原料的乙烯裝置建設(shè)呈現(xiàn)了一個高潮，為全球聚乙烯、乙二醇、聚氯乙烯等下游產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展帶來機遇，也為中國的乙烷制乙烯及相關(guān)產(chǎn)業(yè)提供了發(fā)展?jié)摿Α?/p>

1 頁巖開發(fā)使美國乙烷產(chǎn)量持續(xù)增長

據(jù)美國能源信息署數(shù)據(jù)，1998年，美國頁巖氣產(chǎn)量僅85億立方米，2011年增至1 800億立方米，到2017年，美國頁巖氣產(chǎn)量高達4 500億立方米[1]。受頁巖氣生產(chǎn)的拉動，富液天然氣的產(chǎn)量大幅增長，使乙烷的產(chǎn)量也隨之增加。

根據(jù)EIA 2018年初預(yù)測[2]，在全球經(jīng)濟增長、油價及油氣資源與開采技術(shù)沒有出現(xiàn)意外走低的情況下，今后10年，美國天然氣液產(chǎn)量增長最大的地區(qū)為東部的馬薩勒斯和尤蒂卡，以及西南部的二疊紀(jì)盆地，到2050年，這兩個地區(qū)的天然氣液產(chǎn)量將占美國總產(chǎn)量的60%以上。總體來看，2017-2050年，美國天然氣液產(chǎn)量將大幅增長，且整個預(yù)測期內(nèi)天然氣液中乙烷和丙烷等成分的占比穩(wěn)定，并隨之同步大幅增長（見圖1a）。天然氣液中，乙烷和丙烷分別占總量的44%和30%，2017年乙烷和丙烷的產(chǎn)量分別約為160萬桶/日和120萬桶/日，預(yù)計到2050年可分別達到約250萬桶/日和170萬桶/日（見圖1b）。乙烷幾乎全部用作石化原料，丙烷則有大約40%用作石化原料。

圖1 美國乙烯原料產(chǎn)量預(yù)測[2]

2 美國新建以乙烷為原料的乙烯和聚乙烯生產(chǎn)裝置

乙烷產(chǎn)量的大幅增加，帶來了美國新建乙烷裂解裝置的熱潮。由Ingleside Ethylene建設(shè)的乙烷裂解是首套新投產(chǎn)裝置，產(chǎn)能55萬噸/年，總投資15億美元，2017年2月投產(chǎn)。2017年下半年，陶氏化學(xué)在得州的150萬噸/年裝置投產(chǎn)，該裝置具有極強的靈活性，裂解原料中80%以上可以是乙烷，也可以裂解一部分丙烷和石腦油。雪佛龍菲利普斯化學(xué)（CPChem）公司新建的150萬噸/年乙烷裂解裝置于2018年3月投產(chǎn)，下游配套50萬噸/年HDPE和50萬噸/年LLDPE裝置。該公司已經(jīng)開始考慮二期項目，最終投資決策可能在2019-2020年做出。

2018年初，埃克森美孚150萬噸/年乙烷裂解裝置投產(chǎn)。2018年上半年Indorama公司改造一套LPG/石腦油裂解裝置，將原料調(diào)整為乙烷/LPG，產(chǎn)能42萬噸/年。2019年，臺塑公司125萬噸/年乙烷裂解裝置也將投產(chǎn)。

2014年末原油價格大幅下跌后，美國建造乙烷裂解裝置的吸引力有所減退，處于前期階段的項目都推遲了計劃。但是，薩索爾、信越化學(xué)、查爾斯湖裂解裝置（LACC）等項目仍將繼續(xù)推進。值得注意的是，包括上述在建的6個項目，都位于美國墨西哥灣地區(qū)，這里石化基礎(chǔ)設(shè)施成熟，能夠降低投資風(fēng)險，同時附近的二疊紀(jì)盆地可以提供天然氣液（乙烷）原料。而在阿帕拉契亞盆地北部富液的馬塞勒斯和尤蒂卡盆地的項目進展則相對較慢，盡管原料比較便宜，但石化基礎(chǔ)設(shè)施較差。

表1 美國新建可用乙烷作原料的乙烯項目[3，4]

2017-2022年，美國將有11套新建乙烷裂解裝置投產(chǎn)（見表1），共增加乙烯產(chǎn)能約1 200萬噸/年。同時，還有11套乙烷裂解裝置在等待最終投資決策，其中，包括?？松梨谂c沙比克合資在得州Corpus Christ建設(shè)的180萬噸/年裝置和諾瓦化學(xué)在路易斯安那州Geismar建設(shè)的150萬噸/年裝置。這些大量新建的乙烯裝置，為美國后續(xù)的聚乙烯等下游產(chǎn)品生產(chǎn)裝置建設(shè)提供了乙烯產(chǎn)能基礎(chǔ)。美國近年新建聚乙烯項目見表2。2016-2021年，美國新建聚乙烯系列產(chǎn)品的合計產(chǎn)能約達875萬噸/年，提升了美國乙烯下游產(chǎn)品的生產(chǎn)能力。

表2 美國近年新建聚乙烯項目[4] 萬噸/年

3 歐洲等地利用美國出口乙烷新建乙烯裝置

據(jù)EIA預(yù)計，美國的乙烷消費量將從2017年的120萬桶/日提高至2018年的140萬桶/日，2019年達160萬桶/日。2017年美國乙烷消費能力增加21萬桶/日，預(yù)計今后兩年將增加38萬桶/日。盡管乙烷消費量逐年增長，但預(yù)計美國乙烷產(chǎn)量將繼續(xù)超過需求。2017年美國乙烷出口18萬桶/日，2018年將驟增至29萬桶/日，2019年將增加31萬桶/日[3]。目前美國乙烷已出口到巴西、英國、挪威、瑞典和印度，今后將出口到中國。

利用美國出口的乙烷，各國石化公司和一體化國際公司，在世界各地新建乙烯裝置。

印度信誠公司稱自己是2017年美國乙烷最大的進口商，從美國進口160萬噸乙烷用于其蒸汽裂解裝置。該公司與美國Enteprise Product Partners公司簽訂了20年的乙烷供貨合約。信誠公司通過超大型乙烷貨船（VLEC）從美國墨西哥灣摩根點終端將液化后的乙烷運輸?shù)接《鹊慕邮照?，并轉(zhuǎn)運到當(dāng)?shù)氐牧呀庋b置。信誠公司已經(jīng)建立了一條從美國到印度的乙烷供應(yīng)鏈，使用6條三星重工的VLEC，運輸能力達160萬噸/年，并在印度建造了低溫接卸和存儲設(shè)施，能在24小時內(nèi)接卸1艘VLEC的乙烷。在裂解裝置界區(qū)內(nèi)，公司建造了號稱世界最大的低溫儲罐，占地面積相當(dāng)于一座大型體育場。同時，該公司還建造了亞洲第一條乙烷專用管道，長度超過480千米。

信誠公司對裂解裝置做了小改動以適應(yīng)乙烷原料。公司認(rèn)為美國乙烷將使其原料組合更可靠，更具有靈活性，能夠根據(jù)市場情況優(yōu)化原料。采用美國乙烷后，原料成本將減少30%。

2017年年中，英力士也宣布計劃投資20億美元，利用美國乙烷和液化氣在歐洲建設(shè)一座丙烷脫氫（PDH）工廠，并擴大蘇格蘭Grangemouth和挪威Rafnes的乙烷裂解產(chǎn)能。Grangemouth和Rafnes乙烷裂解廠已經(jīng)加工產(chǎn)自美國頁巖氣田的乙烷。英力士稱，這些項目是多年來公司在歐洲化學(xué)工業(yè)的第一次大型投資。

此外，巴西化學(xué)公司從美國進口的第一船乙烷，已從美國墨西哥灣得州摩根點的終端運達巴西里約熱內(nèi)盧的52萬噸/年裂解工廠。2016年巴西化學(xué)公司與美國企業(yè)產(chǎn)品公司簽署了為期10年的乙烷供應(yīng)協(xié)議。沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司（SABIC）自2018年1月初以來，從美國墨西哥灣運送乙烷到其英格蘭的Wilton裂解工廠，并已在Wilton建設(shè)了77萬立方米的乙烷儲罐，管理從美國進口的乙烷。預(yù)計北歐化工公司也將從美國東海岸進口乙烷，運送到挪威的裂解工廠。

4 乙烷制乙烯產(chǎn)品競爭力分析

4.1 乙烷制乙烯工藝經(jīng)濟性分析

乙烯主要通過裂解不同烴類原料生產(chǎn)。歐洲和日本主要采用石腦油作原料，美國主要使用乙烷作原料。在美國，乙烯52%來自乙烷，22%來自輕烴，5%來自石腦油。而在西歐，乙烯71%來自石腦油，各11%來自輕烴和LPG，僅7%來自乙烷。各主要原料典型的產(chǎn)品收率見表3。

表3 不同原料產(chǎn)品收率[5] %（w）

采用工業(yè)工藝流程模擬軟件和成本模型對乙烷、丙烷和輕石腦油制乙烯進行模擬計算，以確定最優(yōu)工藝。由表4、表5可見，與石腦油為原料制乙烯相比，乙烷裂解在乙烯收率和經(jīng)濟性方面均有較大優(yōu)勢。美國大量乙烷出口，不僅增加了世界其他地區(qū)乙烯生產(chǎn)原料的靈活性，同時降低了乙烯生產(chǎn)成本，為歐洲等地高成本生產(chǎn)裝置賦予了新的生命。

表4 不同原料乙烯收率對比[5]

表5 不同原料制乙烯經(jīng)濟性對比[5]

4.2 乙烷裂解制乙烯存在重質(zhì)副產(chǎn)品不足的限制

乙烷裂解制乙烯雖然具有成本優(yōu)勢，但下游產(chǎn)業(yè)仍然需要因產(chǎn)品進行不同的選擇。

2017年，IHS化學(xué)發(fā)布的有關(guān)輕、重石腦油國際市場分析報告指出，產(chǎn)自美國頁巖氣的低成本天然氣液原料競爭力與日俱增，導(dǎo)致世界對石腦油的需求減少。乙烷和丙烷原料的大量增產(chǎn)給北美和歐洲石化生產(chǎn)商提供了廉價且利潤優(yōu)勢明顯的石腦油替代原料。

但是，與石腦油裂解相比，由于使用乙烷原料，使丁二烯、丁烯等副產(chǎn)品大幅減少，影響了下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2025年前，北美丁二烯、純苯及PX幾乎沒有大規(guī)模新增產(chǎn)能，同期煉油工業(yè)的發(fā)展放緩，也未能為北美帶來更多C4、芳烴等產(chǎn)品，部分年份的能力甚至出現(xiàn)萎縮，北美需要增加上述產(chǎn)品及下游衍生物或其制品的進口規(guī)模，方能滿足其對聚酯等產(chǎn)品的需求。

從全球來看，盡管天然氣液中乙烷能較多的替代輕質(zhì)石腦油，但一段時期內(nèi)，輕質(zhì)石腦油還是生產(chǎn)乙烯、丙烯的主要原料，而重質(zhì)石腦油則是生產(chǎn)高辛烷值汽油和芳烴產(chǎn)品的重要原料，如聚苯乙烯、聚酯和纖維等。

綜上所述，在乙烯生產(chǎn)上，乙烷做原料相對石腦油具有較大的競爭力，但也要同時考慮其重質(zhì)副產(chǎn)品不足的缺陷，不可能全部取代石腦油。

5 對全球乙烯及下游產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的影響

全球（尤其是歐洲）的石化生產(chǎn)商使用乙烷替代石腦油，降低了這些國家或地區(qū)乙烯及相關(guān)下游產(chǎn)品的平均生產(chǎn)成本。

同時，2017-2022年，美國新增聚乙烯產(chǎn)能約875萬噸/年，其中預(yù)計有60%的新增產(chǎn)量直接用于出口。因原料優(yōu)勢，美國乙烯及下游產(chǎn)品的成本占據(jù)絕對優(yōu)勢地位，乙烯下游產(chǎn)品出口大幅增加，將不斷擠出原高成本地區(qū)的產(chǎn)品，進而拉低行業(yè)的平均成本。對聚乙烯而言，因美國聚乙烯出口規(guī)模較大，預(yù)計主要進口地區(qū)的價格將有5%～10%的下跌。

未來，隨著美國聚乙烯、聚氯乙烯等產(chǎn)品出口規(guī)模增加，世界聚乙烯等石化產(chǎn)品貿(mào)易將發(fā)生較大變化。原中東的出口份額受到?jīng)_擊最大，其聚乙烯等產(chǎn)品占全球貿(mào)易的份額下降幅度均超過20個百分點；其次是日、韓、中國臺灣及東南亞等國家或地區(qū)，部分出口貿(mào)易將被擠出東北亞和印度。至于北美資源的流向，由于南美市場容量有限，北美資源將主要流向中國和印度，而此前去往這兩地的跨洲套利貨源將首先退出，其次是高成本貨源（如日、韓、中國臺灣、東南亞以及南美地區(qū)貨源）退出的這部分高成本資源，將逐漸轉(zhuǎn)向次級市場，即當(dāng)?shù)爻杀据^高、市場容量稍小的市場，如部分產(chǎn)品將流向非洲或印度市場。

6 中國乙烯及聚乙烯產(chǎn)業(yè)面臨發(fā)展機遇

中國作為聚乙烯消費和進口大國，美國的低成本原料乙烷及乙烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展，也為中國乙烯系列產(chǎn)品的生產(chǎn)、貿(mào)易和投資帶來了不容忽視的發(fā)展機遇。

6.1 中國的聚乙烯生產(chǎn)成本對比

中國市場聚乙烯生產(chǎn)工藝路線主要有石腦油裂解制乙烯、煤制烯烴（CTO）以及東部進口甲醇制烯烴（MTO），考慮CTO運費及進口產(chǎn)品運費和關(guān)稅，成本對比見圖2。

圖2 中國市場聚乙烯理論成本對比

由圖2看出，北美和中東地區(qū)進口的聚乙烯成本最低。中國的MTO工藝因受進口甲醇價格制約，成本一直處于高位，均為中東和北美聚乙烯成本的2倍或以上；日、韓及中國臺灣地區(qū)聚乙烯成本大約是中東和北美的1.5～2.0倍；而CTO和石腦油路線處于中游水平，成本大約是中東和北美的1.2～1.7。其中石腦油制烯烴工藝成本比北美高200～500美元/噸，為乙烷替代石腦油生產(chǎn)烯烴提供了成本競爭力。

6.2 中國聚乙烯市場將迎來結(jié)構(gòu)性變化

中國、印度及非洲是世界聚乙烯的主要進口國家和地區(qū)，其中中國約占全球進口份額的55%左右；而中東、北美、日、韓等則是聚乙烯主要的出口國家和地區(qū)。2017-2022年，隨著北美乙烯及下游聚乙烯等產(chǎn)能的釋放，北美出口貿(mào)易份額將從2016年的15%提高至30%左右，中東份額將從60%下降至40%左右。

目前北美聚乙烯資源約占中國進口總量的6%左右，由于北美聚乙烯成本具有絕對優(yōu)勢，如果沒有這部分進口資源，市場缺口將由部分國內(nèi)和日、韓等高成本資源補充，因此北美資源的進入，將拉低國內(nèi)價格的5%～8%（見圖3）。

圖3 中國市場聚乙烯產(chǎn)品價格預(yù)測

整體來看，中國市場各原料路線聚乙烯貨源競爭較激烈，市場價格基本貼近最高生產(chǎn)成本路線運行，這就導(dǎo)致國內(nèi)進口甲醇制烯烴裝置配套聚乙烯產(chǎn)品盈利較困難；其次是日、韓等和國內(nèi)石腦油裝置；效益較好的是中東、北美貨源以及國內(nèi)CTO裝置。未來隨著北美（主要是美國）聚乙烯產(chǎn)品的進入，預(yù)計來自日、韓、東南亞以及西歐套利等高成本貨源將顯著減少。

預(yù)計到2020年，來自北美的聚乙烯將占中國聚乙烯進口總量的30%左右，占北美出口總規(guī)模的40%。隨著北美聚乙烯投產(chǎn)高峰在2022年后逐漸消退，北美流入中國的聚乙烯規(guī)模增長也將大幅放緩，預(yù)計2025年總規(guī)模達550萬噸左右。到2025年，預(yù)計北美仍有40%左右的聚乙烯出口流向中國，中國進口聚乙烯中來自中東和北美的比例分別為39%和30%。

總之，美國產(chǎn)品進口的增加，打破了中東地區(qū)一家獨大的局面，兩個成本較低的供應(yīng)方競爭性輸入，導(dǎo)致亞洲尤其是中國的乙烯及下游產(chǎn)品價格和利潤顯著下滑。同時，美國大量低成本原料、成熟的成套技術(shù)、大規(guī)模的建設(shè)將為美國LLDPE等乙烯鏈產(chǎn)品提供極強的競爭力，迫使部分低端產(chǎn)品退出市場。

6.3 美國乙烯及相關(guān)石化行業(yè)崛起給中國帶來投資機會

美國乙烷制乙烯產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，推動了乙烷原料貿(mào)易和乙烯產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)品生產(chǎn)和貿(mào)易的發(fā)展，為中國提供了乙烯產(chǎn)業(yè)投資的機會。

在北美和原料資源同樣豐富的中東地區(qū)，也存在大量投資機會。隨著近年中東化工行業(yè)招商力度加大及北美減稅政策實施，在原料低成本優(yōu)勢之外，又為中國以及其他地區(qū)企業(yè)的投資增加了決策籌碼。未來，包括天然氣液和乙烷出口、乙烯和聚乙烯等石化產(chǎn)品生產(chǎn)等各個環(huán)節(jié)，北美和中東地區(qū)都仍存在大量投資機會。

在中國，部分企業(yè)已規(guī)劃布局利用北美乙烷原料建設(shè)乙烯及下游裝置。2017年9月，衛(wèi)星石化在連云港徐圩新區(qū)，利用美國乙烷，規(guī)劃建設(shè)2套各125萬噸/年乙烷裂解裝置，并配套聚乙烯、環(huán)氧丙烷/乙二醇等下游裝置。2017年11月，南山集團在美國總統(tǒng)特朗普訪華期間，與美國乙烷公司簽訂了一項為期20年、價值260億美元的協(xié)議，利用美國墨西哥灣地區(qū)乙烷，在煙臺建設(shè)260萬噸乙烷裂解裝置，年產(chǎn)乙烯200萬噸。2017年12月，聚能集團宣布與美國乙烷公司共同合作，在錦州濱海新區(qū)建設(shè)260萬噸乙烷裂解制乙烯項目。

7 乙烷利用需關(guān)注的風(fēng)險問題

中國國內(nèi)進口乙烷作為裂解原料項目，除對外公布的項目外，還有一些企業(yè)正處于前期研究或觀望之中。與傳統(tǒng)石腦油制乙烯相比，乙烷制乙烯具有工藝流程短，占地面積小，裝置區(qū)域投資低，乙烯收率高等優(yōu)勢。但作為投資者，還需要考慮其潛在的風(fēng)險。

1）進口乙烷過程物流問題。乙烷需要經(jīng)過加工、裝船、運輸、接卸、低溫存儲、低溫管道運輸?shù)冗^程。隨著北美乙烷出口數(shù)量的快速增長，對乙烷運輸船舶的需求也將迎來一個小高峰，但新建乙烷船投資巨大，估算造價每艘可能高達7億元，建造時間需要2～3年。同時，美國天然氣液管線及出口終端建設(shè)資質(zhì)審批嚴(yán)格，未來美國液化天然氣碼頭用于乙烷出口存在較大的政策不確定性，存在出口終端能力與需求不匹配的問題。因此，使用企業(yè)需要對原料供應(yīng)鏈有所掌控，以保證乙烷的穩(wěn)定供應(yīng)。

2）未來乙烷價格上升問題。由于中東乙烷資源減少，未來北美將是唯一大規(guī)模乙烷出口地區(qū)。目前美國正在加快發(fā)展乙烷制乙烯產(chǎn)業(yè)，乙烷出口主要面向歐洲。隨著全球?qū)σ彝樾枨蟮牟粩嗌仙磥肀泵酪彝閮r格勢必上漲，同時，出口東北亞的乙烷定價方式還未知，若采用油價和天然氣價混合定價方式，勢必將進一步提高乙烷價格，從而會降低乙烷裂解制乙烯的競爭力，部分項目或?qū)⑼耆ソ?jīng)濟性。同時，地緣政治風(fēng)險、颶風(fēng)季帶來的風(fēng)險也不容忽視。

8 結(jié)語

根據(jù)上述乙烷資源、市場和產(chǎn)品競爭力分析，筆者認(rèn)為，中國企業(yè)通過新建或?qū)ΜF(xiàn)有的乙烯裝置進行改造，利用美國乙烷裂解生產(chǎn)乙烯及下游產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)產(chǎn)品，具有較好的經(jīng)濟性、可行性和發(fā)展?jié)摿?，但潛在的風(fēng)險因素也需要引起高度關(guān)注。